프로세스 생성

• 부모 프로세스(parent process)가 자식 프로세스(child process)를 생성함
• 프로세스의 트리 형성
• 프로세스는 자원을 필요로 함
  • OS로부터 받음
  • 부모와 공유
• 자원의 공유
  • 1. 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델
  • 2. 일부를 공유하는 모델
  • 3. 전혀 공유하지 않는 모델
• 수행(Execution)
  • 1. 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델
  • 2. 자식이 종료(terminated)될 때까지 부모가 기다리는(wait) 모델
• 주소 공간(Address Space)
  • 1. 자식은 부모의 공간을 복사함
  • 2. 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올림
  • e.g) 유닉스
    • fork() 시스템 콜로 새로운 프로세스 생성 -> 부모를 그대로 복사 후 주소 공간 할당
    • fork() 다음 exec() 시스템 콜로 새로운 프로그램을 메모리에 올림

프로세스 종료

• 프로세스가 마지막 명령을 수행하고 OS에게 이를 알려주는 경우 (exit)
  • 자식이 부모에게 output data를 보냄 (via wait)
  • 프로세스 각종 자원들이 OS 에게 반납됨
• 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료하는 경우(abort)
  • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어서는 경우
  • 자식에데 할당된 task 가 더 이상 필요하지 않는 경우
  • 부모가 종료(exit)되야 하는 경우
    • OS는 부모 프로세스가 종료하는 경우 자식이 더 이상 수행되도록 두지 않음
    • 자식의 자식 -> 자식 -> 부모 이런 식으로 단계적으로 종료함

프로세스와 관련된 시스템 콜

• fork(): 자식 생성(복사)
• exec(): 새로운 프로그램으로 덮어 씌움
• wait(): 자식이 종료될 때까지 대기
• exit(): 모둔 자원 반납 후, 종료를 부모에게 알림

fork() 시스템 콜

• 프로세스는 fork()에 의해서 만들어진다.
• 호출한 프로세스를 복사한 새로운 주소 공간(address space)을 만든다.
• 자식 프로세스는 main 함수의 시작 부분부터 시작하는 것이 아니라 fork() 이후의 코드부터 수행한다.
• 부모는 pid 가 양수, 자식은 pid 가 0 이기 때문에 서로를 구분할 수 있다.

exec() 시스템 콜

• 프로세스를 완전히 새로운 프로세스로 만들어주는 시스템 콜이다.
• execlp 를 만나면 인자의 프로그램('date')을 수행하는 프로세스로 새로 태어나게 된다.

wait() 시스템 콜

• 프로세스 A가 wait()를 호출하면
  • 커널은 child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep 시킴 (blocked)
  • child 가 종료되면 프로세스 A를 깨움 (ready)

exit() 시스템 콜

• 프로세스를 종료시키는 시스템 콜
• 자발적으로 종료되는 경우
  • 마지막 statement 수행 후 exit()를 통해 프로세스가 스스로 종료함. 명시하지 않아도 컴파일러가 알아서 main 함수 마지막에 넣어줌
• 비자발적으로 종료되는 경우
  • 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제로 종료시키는 경우
    • 자식이 한계치를 넘어서는 자원을 요청하거나, 자식에게 할당된 task가 더 이상 필요하지 않는 경우
  • kill, break 등을 입력한 경우
  • 부모가 종료되는 경우
    • 부모 프로세스가 종료되기 전에 자식들이 종료됨

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프로세스 간 협력

독립적 프로세스(Independent Process)

• 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되기에 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치치 못함

협력 프로세스(Cooperation Process)

• 프로세스 협력 매커니즘을 통해서 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있음

프로세스 간 협력 매커니즘(IPC: Interprocess Communication)

1. 메시지를 전달하는 방법(message passing)
   • 커널을 통해 메시지를 전달하는 방법
2. 주소 공간을 공유하는 방법(shared memory)
   • 서로 다른 프로세스 간에도 메모리의 일부 주소 공간을 공유하게 하는 방법

thread !
thread는 사실상 하나의 프로세스이므로 프로세스 간 협력으로 보기 어렵지만 동일한 process를 구성하는 thread 간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능하다

message passing

Message System: 프로세스 사이에 공유 변수 (shared variable)를 일체 사용하지 않고 통신하는 시스템

• Direct Communication
  • 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시
  • e.g) P: send(Q, message) -> Q: receive(P, message)
• Indirect Communication
  • mailbox(or port)를 통해 메시지를 간접 전달
  • 누가 꺼내갈지는 보장하지는 않는다는 점이 Direct Communication과 다름
  • e.g) P: send(M, message) -> Mailbox M -> Q: receive(M, message)

shared memory

• 각각 할당받은 메모리의 주소 공간에 공유되는 공간을 설정함으로써 각각의 프로세스가 이를 사용할 수 있음
• shared memory 공간을 설정하기 위해서는 커널로의 시스템 콜이 필요함